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光學 標題:折射或全反射形成的像
1:黃福坤 (研究所)張貼:2004-02-01 18:08:00:
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折射或全反射形成的像

水面上或水面下所觀察到的世界

大家都知道在水面上往水底看 會覺得水變得比較淺
(感覺的深度是實際深度的3/4)。
水底的景物不僅變淺了 如果不是在正上方看還會變形呢?
其實水底的生物 觀看水面上的世界時,其實影像變得更可怕!
由於水底發射的光還會產生全反射現象,更有奇妙的現象產生!

當遠處有物體游過來時,水底的生物不僅會直接看到水底遠方游過來的物體
由於全反射現象,會以為水面上有一個對稱倒立的物體游過來
可是當游到某距離後 由於全反射條件不再成立,
結果游過來的物體會由前方開始逐漸消失。
聽起來很玄嗎?以上 flash 動畫讓你體會這樣的情景!

左邊的魚是觀察者,
你可以在觀察魚處按下滑鼠鍵後左右移動 改變觀察者的位置
注意 上方倒立的魚消失的位置是否跟著改變
移動觀察魚時 所顯示的線條標示是否能產生全反射的區域!

以下的 java 動畫讓你更深入的探討以上的情景!

若無法瀏覽動畫請點選使用問題



使用說明:
本動畫讓你可以在水面上看水底的景物的『像』如何的改變。
也可以模擬在水底下觀看水面上的景物 如何因為水的折射而改變。
水面上的情景可以很容易前往水池以實驗檢驗。
至於從水底往上觀看的景象則較不容易實際檢驗。
首先你看到左上方有一對眼睛 表示你所在的觀察位置。
在眼睛區域內按下滑鼠鍵後拖動滑鼠可以改變眼睛的位置。
移動眼睛位置時會清除畫面。
在動畫區域內按下滑鼠鍵畫圖,若是有因為折射或全反射形成的像會顯示出來。
若在水底繪圖時,綠色線顯示可能形成全反射區域。

按下滑鼠右鍵, 會顯示按下處所發出光線行進的路徑

包含 折射以及可能全反射的光徑
連續點兩下滑鼠右鍵是另一清除畫面的方法。


物理解說:
這是一張圖片


從上圖可以看出右下角的圖案 由於光線的折射
不僅感覺水底的物體很貼近水面
而且也變形了! 你可以利用上面的動畫 在水底畫任何圖案
動畫程式會幫你 畫出眼睛所在位置所看到的影像
想一想: 當眼睛位置不同時 同一物體所看到的影像會不會相同呢?

如何從折射光線的延伸線決定像(黃色光點)的位置呢?

每一道白色線都是從光點所法出的光線 或是反射/折射後的光線
由抵達眼睛的光線 追朔回去的光點 便是像的位置
觀察者以為 光線是從上圖中 黃色點的位置 發出.
觀看動畫

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2:黃福坤 (研究所)張貼:2005-04-27 13:32:05: [回應上一篇]
下圖是某游泳池的照片 近處看起來水較深 遠處看起來好像變得較淺
想一想和以上動畫的關聯性
另外也可以看到窗子透過水面(當作平面鏡)所形成的像


水底中白白的光影 是我透過玻璃往游泳池照相 玻璃反射出我的身影
仔細看可以看出 我穿襯衫 可不是飛龍在水中游 別誤會了




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